Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy sấy bã sắn làm thức ăn gia súc

Như vậy ngoài việc tận dụng nguồn bã sắn thải ra để tránh bị ô nhiễm môi trường thì việc sử dụng chúng vào sản xuất thức ăn chăn nuôi là việc làm rất cấp bách và thực thi, được sự đồng ý

VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY SẤY BÃ SẮN

LÀM THỨC ĂN GIA SÚC

CNĐT: PHAN ĐỨC CHIẾN

9052

HÀ NỘI – 2010

MỞ ĐẦU

Sấy là quy trình công nghệ làm khô được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp Trong nông nghiệp sấy là công đoạn quan trọng trong khâu chế biến và bảo quản nông sản thực phẩm

Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu ẩm một cách đơn thuần mà là cả một quá trình công nghệ Nó đòi hỏi sau khi sấy sản phẩm phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp Trong chế biến nông sản, sản phẩm phải đảm bảo duy trì màu sắc, hương vị và các vi lượng

Trong công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi, thành phần thức ăn rất đa dạng và phong phú, chúng được phục vụ cho từng đối tượng vật nuôi mà được

bổ sung vi lượng phù hợp để đảm bảo cho thức ăn có khả năng tiêu hóa tốt nhất đối với vật nuôi Thành phần vi lượng được bổ xung từ rất nhiều nguồn thức ăn khác nhau Trong công nghiệp sản xuất và chế biến tinh bột sắn thì lượng bã sắn sau khi sản xuất chiếm lượng rất lớn, lượng bã sắn chiếm tới 30 - 35% tổng khối lượng sắn củ Trong bã sắn có các thành phần như: chất béo, protein, tinh bột, chất xơ… rất hữu ích cho thức ăn của vật nuôi Như vậy ngoài việc tận dụng nguồn bã sắn thải ra để tránh bị ô nhiễm môi trường thì việc sử dụng chúng vào sản xuất thức ăn chăn nuôi là việc làm rất cấp bách và thực thi, được sự đồng ý của bộ Công thương và Viện nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy nông nghiệp

nhóm đề tài đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy sấy bã sắn làm thức ăn gia súc”

Việc lựa chọn nguyên lý công nghệ sấy phù hợp cho mỗi loại nguyên liệu, vật liệu và độ ẩm ban đầu của nguyên liệu có vai trò rất quan trọng sao cho đảm bảo được tính năng suất, chất lượng sản phẩm, tiết kiệm nhiệt năng chi phí cho quá trình sấy thấp nhất, để đảm bảo nâng cao hiệu quả kinh tế của sản phẩm

CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1.Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Sắn (Manihot esculenta Crantz) hiện được trồng trên 100 nước có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc ba châu lục: châu Á, châu Phi và châu Mỹ Latinh Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) xếp sắn là cây lương thực quan trọng ở các nước đang phát triển sau lúa gạo, ngô và lúa mì Tinh bột sắn là một thành phần quan trọng trong chế độ ăn của hơn một tỷ người trên thế giới (www TTTA Food market, 2009) Đồng thời, sắn cũng là cây thức ăn gia súc quan trọng tại nhiều nước trên thế giới và cũng là cây hàng hóa xuất khẩu có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn liền, ván ép, bao bì, màng phủ sinh học và phụ gia dược phẩm [7]

-Diện tích, năng suất và sản lượng sắn trên thế giới có chiều hướng gia tăng từ năm 1995 đến nay (Bảng 1 dưới đây) Năm 2008, sản lượng sắn thế giới đạt 238,45 triệu tấn củ tươi so với 223,75 triệu tấn năm 2007 và năm 1995 là 161,79 triệu tấn Nước sản xuất sắn nhiều nhất là Nigeria (45,72 triệu tấn), kế đến là Thái Lan (22,58 triệu tấn) và Indonesia (19,92 triệu tấn) Nước có năng suất sắn cao nhất là Ấn Độ (31,43 tấn/ha), kế đến là Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với năng suất sắn bình quân của thế giới là 12,87 tấn/ha (FAO, 2008)/ [7]

Bảng 1 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của thế giới

từ năm 1995 – 2008

Sản lượng

(triệu tấn) Năm

Diện tích (triệu ha)

Năng suất (tấn/ha)

Nguồn: Trần Công Khanh tổng hợp từ FAOSTAT qua các năm

Hiện nay công nghiệp chế biến tinh bột sắn tương đối phát triển, Thái lan, Trung quốc, Indonexia… là những nước sản xuất tinh bột sắn hàng đầu thế giới Tuy nhiên mặc dù là những nước có công nghệ chế biến tinh bột sắn hàng đầu nhưng vấn đề xử lý chất thải sau chế biến vẫn còn bất cập và chưa có lời giải đáp thỏa đáng.

Bã sắn và nước thải là hai loại phế thải gây ra ô nhiễm môi trường nhiều nhất sau công đoạn sản xuất tinh bột sắn Trong đó bã sắn chiếm một tỷ trọng rất lớn, khoảng 30 – 35% tổng khối lượng sắn củ trong quá trình sản xuất

Hiện nay vấn đề xử lý nước thải đã được thực hiện khá thành công bằng công nghệ BIOGAS Còn vấn đề bã thải vẫn là mối bận tâm nhất Đối với các

Như vậy việc tận dụng nguồn bã sắn là không đáng kể so với lượng sắn đưa vào sản xuất, nó gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người lao động cũng như của người dân sống xung quanh Trong khi đó một

số nước như Lào, Cămpuchia ngành chăn nuôi gia súc chưa phát triển nên việc

xử lý bã cũng đang bỏ ngỏ

Xu thế chế biến tinh bột sắn đang ngày càng phát triển sang phía tây (Lào), nơi có điều kiện về thổ nhưỡng rất thích hợp với cây sắn, đồng thời diện tích đồi trọc, đồi hoang rất nhiều Là địa điểm lý tưởng cho các nhà đầu tư vào lĩnh vực chế biến tinh bột sắn Tuy nhiên vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường được chính phủ Lào và các nước khác đặt ra yêu cầu tiên quyết khi các nhà đầu tư trình dự

án

1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Ở Việt Nam, cây sắn đã chuyển đổi vai trò từ cây lương thực thành cây công nghiệp với tốc độ cao, năng suất và sản lượng sắn đã tăng nhanh ở thập kỷ đầu của thế kỷ XXI (Bảng 2) Cây sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ nông dân nghèo do sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốn đầu tư, phù hợp sinh thái và điều kiện kinh tế nông hộ [4] Nghiên cứu và phát triển cây sắn theo hướng sử dụng đất nghèo dinh dưỡng, đất khó khăn là việc làm có hiệu quả cao và đây là hướng hỗ trợ chính cho việc thực hiện Đề án “Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại quyết định số 177/2007/ QĐ-TT ngày 20 tháng 11 năm 2007.Tại Việt Nam, sắn được canh tác phổ biến ở hầu hết các tỉnh của các vùng sinh thái nông nghiệp Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam qua các năm và phân theo các vùng sinh thái được thể hiện qua Bảng 2 Diện tích sắn nhiều nhất ở vùng Bắc Trung bộ và Duyên hải miền Trung (168,80 ngàn ha) Tây Nguyên là vùng sản xuất sắn lớn thứ hai của cả nước, tập trung chủ yếu ở bốn tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk và Đăk Nông Năm 2008, diện tích sắn của Tây Nguyên đạt

Bảng 2 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của Việt Nam giai đoạn

Nguồn: Trần Công Khanh tổng hợp từ Niên giám thống kê qua các năm

Việt Nam là nước có lượng tinh bột sắn xuất khẩu đứng thứ ba thế giới sau Thái Lan và Inđônêxia Với tổng diện tích trồng sắn toàn quốc lên tới 557.40 nghìn ha cho ra tổng sản lượng khoảng 9,3 triệu tấn củ/năm (bảng 2) Trong tổng lượng sắn củ thu hoạch thì khoảng 40% được được đưa vào chế biến tinh bột số còn lại chế biến thành sắn lát, trong đó một luợng rất ít được dân làm lương thực ăn thay cơm

1.2.1.Tình hình sử dụng và xử lí bã sắn

Hiện nay ở nước ta có khoảng 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn với tổng công suất khoảng 38 triệu tấn củ tươi / năm chưa kể việc chế biến tinh bột dưới dạng thủ công nhỏ lẻ Theo ước tính một nhà máy chế biến tinh bột sắn có năng

Với lượng bã sắn rất lớn sau công đoạn chế biến tinh bột, hầu hết các nhà máy chế biến tinh bột sắn đều bán bã tươi cho các đầu nậu, từ các đầu nậu bã tươi được phân phát đi các nơi để phơi khô sau đó gom lại để bán cho các nhà máy chế biến thức ăn gia súc Tình trạng ô nhiễm môi trường do bã thải gây ra là rất nghiêm trọng Tại nhà máy, do vận chuyển không kịp bã ứ đọng, thối rữa lên men gây

ra hôi thối Tại các nhà dân khi đem ra phơi lúc gặp mưa hoặc chưa kịp khô, bã cũng

bị lên men gây ô nhiễm trên diện rộng Như vậy vấn đề ô nhiễm môi trường tại các nhà máy chế biến tinh bột sắn hiện nay là vấn đề cần được giải quyết khẩn trương Bởi lẽ nếu tình hình cứ tiếp diễn kéo dài thì ô nhiễm môi trường càng trầm trọng, sức khỏe của người dân bị giảm sút và cuộc sống của họ bị xáo trộn đáng kể Việc xử lí bã sắn vừa có tác dụng làm giảm ô nhiễm môi trường vừa tạo sản phẩm phụ có ích trong các nhà máy chế biến tinh bột sắn

Trước thực trạng đó, nhiều nơi đã nghiên cứu tìm cách xử lí bã sắn để giảm thiểu ô nhiễm môi trường Các cách cơ bản có thể kể ra là:

- Chôn sâu để cho ải rồi làm phân bón

- Làm nguyên liệu để sản xuất axits axetic hay cồn công nghiệp

- Xử lí bằng enzim thành thức ăn gia súc giàu đạm

- Phơi khô hoặc sấy khô làm thức ăn gia súc

- Xử lí làm nguyên liệu trồng nấm

Việc xử lý chế phẩm bã sắn (bã khoai mì) đang được nhiều người sản xuất tận dụng, song yếu tố môi trường lại không được chú ý tới Bởi lẽ, bã sắn có dạng bột nhão, ẩm độ rất cao, no nước, không xử lý ngay thì có mùi chua, hôi thối nhưng trong bã sắn cũng còn chứa 5-8% tinh bột, từ 15-20% cenluloz, những chất có thể tận dụng trở lại để phục vụ sản xuất và đời sống [6]

Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào chiếm khoảng 30% trong thành phần

như vậy thì việc sử dụng bã sắn để sản xuất các sản phẩm khác là hoàn toàn thuận lợi, vừa giải quyết được vấn đề môi trường, vừa tăng thêm giá trị sử dụng

để phục vụ cho việc chế biến thức ăn gia súc là rất cần thiết

Độ ẩm của bã sắn sau khi chế biến tinh bột là rất cao khoảng 80,16 – 85,5%

do vậy muốn làm khô bã đến độ ẩm bảo quản cần phải thông qua hai giai đoạn: làm giảm lượng nước sơ bộ sau đó đưa vào sấy

Phương pháp làm giảm nước sơ bộ có thể làm bằng thủ công hoặc có thể bằng cơ học Phương pháp thủ công có thể là đem bã sau khi chế biến rồi phơi hoặc là bã được đóng vào các bao rồi xếp chồng lên nhau để một thời gian thì

Đây là thiết bị được sử dụng nhiều ở các làng nghề truyền thống làm về chế biến tinh bột sắn như ở Dương liễu – Hà nội, Bắc Ninh, Đông nai Thiết bị này đạt công suất nhỏ, chỉ phù hợp cho hộ gia đình

Máy này có công suất khá lớn và thường được áp dụng trong các nhà máy đường và chế biến tinh bột sắn Nhưng độ ẩm của bã sau khi đi khỏi thiết bị vẫn còn cao khoảng 78% - 80%, nó có thể giảm nước sơ bộ trong bã chứ không đáp ứng được nhu cầu vắt bã

+ Máy ép vít trục vít lưới lọc hình trụ

Máy bao gồm một trục vít hình ruột gà và lưới lọc hình trụ có đường kính

Hình 1.3 Máy ép vít trục vít lưới lọc hình trụ [9]

Máy này có năng suất khá cao tuy nhiên độ giảm ẩm vẫn còn cao từ 85% xuống

còn 75% không đáp ứng được yêu cầu vắt bã sắn bằng máy

+ Máy vắt bã bằng băng tải

Phễu cấp liệu được đặt ngay trên và ở giữa lô cung cấp vào lô ép, bã được giải đều trên băng tải Băng tải chuyển mang theo bã vào giữa hai quả lô Để đảm bảo lực ép, người ta điều chỉnh khoảng các giữa trục ép và quả lô cung cấp

Hình 1.4 Máy vắt bã kiểu băng tải [9]

Độ giảm ẩm của máy này là tương đối cao từ 85% xuống 60% Đây là độ

đối với một nhà máy có công suất từ 50 tấn/ ngày trở lên thì thiết bị này không phù hợp vì công suất lớn như vậy, máy sẽ phải có kết cấu hết sức cồng kềnh và

sự phân bố bã đồng đều trên băng tải là khó khăn Giá thành để chế tạo máy là cao khó đáp ứng cho nhu cầu thực tế

+ Máy ép bã trục vít có lưới lọc hình côn VB-3

Giống như các máy ép trục bã lưới lọc hình trụ, nhưng đường kính trục vít khoảng cách bước vít cũng giảm dần xuống cuối Lưới lọc bao quanh trục vít là tấm kim loại mỏng được đột nhiều lỗ nhỏ Thông thường những thiết bị này được lắp từ 6 đến 10 chiếc song song với nhau Năng suất của mỗi loại máy này

là khoảng 300 ÷ 400 kg/giờ (với công suất động cơ 3kW) Tốc độ quay của trục vít từ 5 ÷ 10 v/p

Tổ hợp thiết bị này được ứng dụng nhiều ở Thái lan và một số nhà máy do Thái lan cung cấp thiết bị Bã đưa vào vắt khoảng 80% ÷ 90%, sau khi vắt độ

ẩm còn 65% ÷ 70%

Hình 1.5 Máy ép bã trục vít lưới lọc hình côn VB-3 [9]

Máy ép bã này tuy độ ẩm sau khi ép vẫn còn cao nhưng do kết cấu đơn giản,

Bã sắn sau khi làm giảm bớt nước đến độ ẩm thích hợp thì sẽ được đưa vào hệ thống sấy, dưới đây là quy trình xử lí bã sắn:

B· s¾n t−¬i

M¸y v¾t ÐpVB-3Ph¬i n¾ng SÊy

* Tỷ lệ bã sắn trên củ và độ ẩm của bã theo các phương pháp chế biến tinh bột

Tỷ lệ bã trên củ và độ ẩm của bã phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giống sắn, tuổi củ sắn, mùa vụ và đặc biệt phụ thuộc vào công nghệ chế biến tinh bột sắn

Các giống sắn mới chuyên để chế biến tinh bột thường có năng suất củ và

tỉ lệ tinh bột cao nên tỉ lệ bã/củ thấp, bã của sắn chế biến vào mùa khô thường có

tỉ lệ bã/củ nhỏ hơn khi chế biến vào mùa mưa, do hàm lượng bột màu khô cao hơn mùa mưa

Công nghệ chế biến tinh bột sắn càng cao thì độ ẩm bã sắn thải ra càng thấp

Bảng 1 Tỉ lệ bã/củ và độ ẩm bã sắn theo các kiểu chế biến tinh bột sắn.

thủ công)

Kiểu 2 (sản xuất công nghiệp)

1 Tỉ lệ bã/củ 0,36 0,40

2 Độ ẩm bã 85 – 87 78 – 80 Bảng 1 cho thấy bã của kiểu 1 có tỉ lệ bã/củ thấp nhưng độ ẩm bã lại cao,

do chế độ tách li bã kiểu thủ công không triệt để và khả năng vắt bã kém Ngược lại ở kiểu 2 tỉ lệ bã/củ cao do yêu cầu tách li bã triệt để với độ sót xơ (bã) trong tinh bột không quá 0,3% Đồng thời với công nghệ tách bã công nghiệp độ ẩm của bã thấp

* Kích thước của bã sắn cũng khác nhau khi áp dụng công nghệ chế biến khác nhau

Bảng 2 Tỉ lệ kích thước cỡ hạt bã sắn theo kiểu chế biến tinh bột sắn Kiểu chế biến Kích thước hạt (mm)

Các thông số trên rất quan trọng làm cơ sở khi chọn thiết bị và phương pháp sấy cho phù hợp với thành phần của bã sắn

CHƯƠNG II LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẤY

2.1 Cơ sở của việc lựa chọn công nghệ sấy

2.1.1 Phân loại và lĩnh vực ứng dụng của các dạng máy sấy

Sấy là quá trình gia nhiệt để tách ẩm từ các nguyên liệu rắn hoặc lỏng dựa trên nguyên lí bốc hơi nước Có hai dạng sấy là sấy tự nhiên và sấy cưỡng bức Sấy tự nhiên (phơi nắng) là dùng ánh nắng của mặt trời tác động lên vật liệu sấy làm bốc hơi nước, phương pháp này chỉ làm độ ẩm của vật liệu sau sấy đạt đến gần trạng thái ẩm cân bằng

Sấy cưỡng bức là dùng tác nhân sấy mang nhiệt độ cao tác động lên vật liệu thông qua hệ thống sấy làm bốc hơi nước, phương pháp này so với sấy tự nhiên là sấy nhanh hơn và độ ẩm của vật liêu sau sấy phù hợp với mong muốn

2.1.2 Phân loại các thiết bị sấy

Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt nam để xử lí làm khô bã sắn , ngoài phơi khô khi trời nắng còn có thể tiến hành bằng công nghệ sấy Công nghệ sấy khô bã sắn hiện nay đang được thực hiện ở quy mô nhỏ lẻ và rải rác bằng các phương pháp sấy tĩnh, sấy trống quay và sấy khí động Mối phương pháp đều có những ưu và nhược điểm (mặc dù đã được ép bớt nước xuống độ

Hình 2.1.Máy sấy vỉ ngang SHG-4 [9]

Máy sấy có cấu tạo là một sàng kim loại có đột lỗ, dưới sàn là buồng dẫn tác nhân sấy, máy sấy theo mẻ tùy theo năng suất và nguyên liệu sấy mà kích thước buồng sấy khác nhau

Sấy trên máy sấy tĩnh SHG-4 cho thời gian sấy rút ngắn hơn 3 lần so với phơi nắng và giá thành sấy khoảng 850 đ/kg bã khô

Ưu điểm của máy sấy tĩnh là kết cấu đơn giản, giá thanh thì rẻ

Nhược điểm: máy sấy này tốn nhiều nhiên liệu, độ ẩm sản phẩm không đồng đều và tốn nhiều nhiệt năng và nhân công

c Máy sấy thùng quay

Máy có cấu tạo là một trống quay, bên trong có các cánh đảo liệu, vật liệu sấy đưa vào trong trống và tiếp xúc với tác nhân sấy sau đó được quạt hút ra ngoài, dưới đây là cấu tạo máy sấy thùng quay

Sấy trên máy sấy thùng quay cho năng suất cao, thời gian sấy nhanh (1 giờ), độ ẩm không đồng đều, giá thành cao (950 – 1000 đ/kg bã khô)

Hình 2.2 Máy sấy thùng quay [9]

Ưu điểm của máy sấy thùng quay là năng suất cao, thời gian sấy nhanh Nhược điểm: Chi phí giá thành chế tạo cao, kết cấu phức tạp, độ ẩm không đồng đều

d Sấy khí động

Sấy khí động thường dùng để sấy các loại hạt nhẹ, có độ ẩm chủ yếu là bề mặt Khi tốc độ tác nhân sấy lớn hơn tốc độ lơ lửng của hạt (nguyên liệu sấy) thì quá trình sấy gọi là sấy khí động Dưới đây là sơ đồ hệ thống sấy khí động

Hình 2.3 Hệ thống sấy khí động [1]

Sấy khí động gồm các thiết bị chủ yếu là phễu chứa nguyên liệu 1, bộ phận cấp liệu 2, ống sấy 3, cyclone 4, quạt hút 5, phễu lấy sản phảm 6 Tác nhân sấy có tốc độ cao đi vào đầu ống sấy 3 kéo theo dòng hạt từ bộ phận cấp liệu 2 đưa vào Quá trình trao đổi nhiệt ẩm được tiến hành giữa dòng vật liệu sấy cùng chuyển động với dòng tác nhân từ đầu này đến đầu kia của 1 ống hình trụ Cuối ống sấy bố trí cyclone 4 Ở đây vật liệu đã được sấy khô rơi xuống phễu chứa sản phẩm còn khí thải được thải ra ngoài qua quạt 5

Hiện nay trên thị trường sấy khí động đã được sử dụng rất nhiều để sấy cho những vật liệu phù hợp khác nhau như sấy bã bia, sấy bã sắn tuy nhiên đại

đa số là sấy khí động 2 giai đoạn

Sấy khí động 2 giai đoạn, giai đoạn đầu sấy từ độ ẩm 58% xuống 31%, giai đoạn 2 sấy từ độ ẩm 31% xuống 13% Phương pháp này cho năng suất cao, sản phẩm thu được có độ ẩm và kích thước đồng đều hơn các phương pháp sấy khác Tuy nhiên, hệ thống sấy khí động 2 cấp cũng có những hạn chế như kích thước cồng kềnh, đầu tư lớn, giá thành cao nên khó áp dụng cho các cơ sở chế biến với quy mô nhỏ

Sấy trên máy sấy khí động : Với lượng 500kg bã sắn sau khi vắt ở độ ẩm 58% được đưa vào sấy Sau 1 giờ sấy giai đoạn 1, bã còn độ ẩm 31% và được sấy giai đoạn 2 Cũng thời gian sấy 1 giờ, độ ẩm cuối của bã đạt 13 – 14% Thiết

bị sấy khí động sấy bã sắn được thực hiện kép với 2 giai đoạn sấy cho kết quả tốt Sản phẩm của bã sắn thu được có độ ẩm và kích thước đồng đều hơn so với các sản phẩm cùng loại nhơng sấy bằng các phương pháp sấy khác

Các thông số của máy sấy khí động thử nghiệm: Quạt sấy của giai đoạn 1

và 2 có lưu lượng 7000m3/h và 5000m3/h, áp lực 350 và 300mmH2O, công suất

là 7,5kw và 5kw tương ứng Cả 2 giai đoạn, chiều dài và đường kính tương ứng của ống sấy là L1 = 11m, d = 350mm, và của ống sấy 2 là d = 1000mm Dưới

Hình 2.5 Hệ thống sấy bã sắn khí động 2 giai đoạn [5]

Ưu điểm:

-Độ ẩm của sản phẩm đồng đều

-Năng suất sấy cao

-Thời gian sấy ngắn

Nhược điểm: Hệ thống cồng kềnh gồm 2 hệ thống lắp song song với nhau nhiều thiết bị phức tạp, giá thành chế tạo cao

- Chi phí nhiệt năng cho quá trình sấy cao, tiêu hao nhiên liệu lớn

Như vậy có thể kết luận rằng, chỉ có thể áp dụng phương pháp sấy khí động mới cho ta được sản phẩm sau sấy có độ ẩm đồng đều Tuy nhiên vì phải sấy 2 giai đoạn nên chi phí đầu tư ban đầu quá lớn và giá thành chi phí cho sản xuất 1kg bã cao nên chưa được ứng dụng rộng rãi

Trong nội dung cho phép của đề tài này, nhóm tác giả sẽ chỉ tập trung nghiên cứu, lựa chọn giải pháp thiết kế tốt nhất cho các thiết bị trong dây chuyền thiết bị sấy bã sắn bằng nguyên lí khí động Ngoài ra, để giảm chi phí đầu tư ban đầu nhóm đề tài cố gắng cải tiến một số thiết bị chính để nâng cao hiệu suất sấy, nhằm mục đích sấy khô bã sắn bằng khí động chỉ 1 giai đoạn duy nhất

2.2.Chọn nguyên lý, chế độ và dạng hệ thống sấy

2.2.1.Chọn nguyên lý sấy

Bã sắn với đặc điểm là được nghiền nhỏ, nhẹ và có độ ẩm cao nên sấy khí động là phù hợp hơn cả so với các phương pháp sấy khác mặc dù còn một số hạn chế nhưng xét về các yếu tố như năng suất, thời gian sấy, độ ẩm của sản phẩm tương đối đồng đều đạt yêu cầu cho quá trình sản xuất Dưới đây là sơ đồ quy trình sấy khí động như sau:

Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ sấy bã sắn

2.2.2.Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của hệ thống sấy khí động 1 giai đoạn

Căn cứ vào đặc tính của bã sắn (nguyên liệu cần sấy), để làm căn cứ (thông tin khoa học) giúp cho quá trình tìm hiểu về các quy trình, công nghệ sấy nói chung và sấy bã sắn nói riêng, nhóm thực hiện đề tài đã kết hợp các ưu điểm của các phương pháp sấy khí động hai và một giai đoạn để lựa chọn ra một phương pháp sấy phù hợp nhất đối với bã sắn làm thức ăn cho Gia súc Hình vẽ sau đây (hình 2.5) miêu tả tóm lược sơ đồ nguyên lí dây chuyền sấy bã sắn bằng khí động 1 giai đoạn mà nhóm thực hiện đề tài đã lựa chọn

Bã sắn tươi Ép tách

nước

Đóng gói bảo quản

Vẩy

Sấy khí động Làm mát

Đánh tơi

Lò đốt gas

Gas được cấp từ bể biogas

Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống bã sắn sấy khí động 1 giai đoạn

A01 – Máy đánh tơi A07 – Van chặn khí

A02 – Vít cấp liệu A08 – Cyclone nguội

A03 – Máy vẩy A09 – Quạt nguội

A04 – Ống sấy B01 – Tạo gas từ Biomas

A05 – Cyclone nóng B02 – Đầu đốt gas

A06 – Quạt nóng

Quy trình làm việc của hệ thống thể hiện như sau:

Bã ẩm sau khi vắt bớt nước có độ ẩm khoảng 58% được cấp vào máy đánh tơi A01 để làm tơi bã rồi xuống vít tải liệu A02 rồi vào máy vẩy A03 qua ống sấy A04

Không khí nóng được cấp vào ống sấy từ lò đốt gas B02, gas được đốt hòa trộn với không khí làm tác nhân sấy được quạt nóng A06 đưa vào ống sấy A04 có chiều cao là 12m cùng với bã ẩm, ở đây bã được tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy từ máy vẩy Bã ẩm chuyển động cùng chiều với tác nhân sấy trong ống, sau khi trao đổi nhiệt với tác nhân sấy bã được quạt hút A06 đưa sang cyclone A05 để tách bớt hơi ẩm và vi bụi sau đó bã được đưa xuống van chặn khí A07 sang ống làm mát làm mát qua van chặn khí A07 Nguyên liệu được làm mát bằng quạt hút A09 xuống nhiệt độ gần bằng với nhiệt độ môi trường sau đó qua cyclone tách ra khỏi không khí xuống van chặn khí đạt độ ẩm từ 10 – 13% xuống đóng bao để nhập kho bảo quản Không khí ẩm được quạt làm mát hút và thải ra môi trường

Hệ thống sấy này so với hệ thống sấy khí động 2 giai đoạn có những ưu điểm sau:

-Hiệu quả kinh tế của sấy 1 giai đoạn cao hơn sấy 2 giai đoạn vì sấy 2 giai đoạn phải có 2 hệ thống sấy hoạt động song song với nhau trong khi đó sấy 1 giai đoạn chỉ cần một hệ thống sấy

-Chi phí nhiên liệu của hệ thống sấy khí động 1 giai đoạn ít hơn sấy khí động 2 giai đoạn

Bộ phận gia nhiệt cung cấp cho quá trình sấy: Hệ thống sấy khí động 2 giai đoạn sử dụng nhiên liệu là dạng nhiên liệu hóa thạch như than, dầu XO, gas công nghiệp các dạng nhiên liệu này ngày càng khan hiếm và giá thành cũng tăng cao, dẫn đến chi phí cho quá trình sấy cao Trong hệ thống sấy khí động 1 giai đoạn thì nhiên liệu đốt chính được lấy từ bể Biogas của các nhà máy chế biến tinh bột sắn Trong khuôn khổ của đề tài thì việc vận chuyển cả hệ thống sấy đến nhà máy chế biến là điều bất cập về thời gian, và vì kinh phí đề tài không cho phép nên nhóm đề tài đã sử dụng nguồn nhiệt để thay thế cho biogas

là sử dụng lò đốt hóa khí Nhiên liệu để đốt được tận dụng từ các phụ phế phẩm nông nghiệp như vỏ gỗ sắn, trấu, rơm rạ, gỗ những nguyên liệu có sẵn trong tự nhiên

Trong các thành phần nhiên liệu có sẵn trên nhóm đề tài sử dụng trấu làm chất đốt cho lò hóa khí

+ Trấu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và lại rẻ tiền: Sản lượng lúa năm 2007

cả nước đạt 37 triệu tấn, trong đó, lúa đông xuân 17,7 triệu tấn, lúa hè thu 10,6 triệu tấn, lúa mùa 8,7 triệu tấn [8]

Như vậy lượng vỏ trấu thu được sau xay xát tương đương 7,4 triệu tấn Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Phạm Văn Lang (Báo Công nghiệp Việt Nam - số 35/2006) thì sản lượng trấu có thể thu gom được ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long lên tới 1,4-1,6 triệu tấn Với lượng trấu nhiều như vậy ngoài việc sử dụng một phần làm chất đốt thì phần còn lại không sử dụng rất nhiều gây lãng phí và trấu sau khi đốt còn gây ô nhiễm môi trường

+ Nguyên liệu trấu có các ưu điểm nổi bật khi sử dụng làm chất đốt: Vỏ

Chính vì các lý do trên mà trấu được sử dụng làm chất đốt rất phổ biến Trong sinh hoạt người dân đã thiết kế một dạng lò chuyên nấu nướng với chất đốt là trấu Lò này có ưu điểm là lượng lửa cháy rất nóng và đều, giữ nhiệt tốt và lâu

Lò trấu hiện nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi ở nông thôn

+ Trấu có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt do thành phần có 75% là chất xơ: Theo bảng thì 1kg trấu khi đốt sinh ra 15196kJ/kg tương đương 3635 Kcal bằng 1/3 năng lưọng đưọc tạo ra từ dầu ra dầu nhưng giá lại thấp hơn đến 25 lần (năm 2006)

Nguồn: Nguyễn Đình Tùng -Tạp chí khoa học và công nghệ Đại học Đà nẵng số 6-2009

Với những ưu điểm như trên nhóm đề tài đã ứng dụng lò hóa khí đốt bằng trấu vào trong hệ thống sấy nhằm mục đích giảm tối đa chi phí cho nhiên liệu và cũng tận dụng được nguồn ngyên liệu trấu dồi dào dẫn đến hiệu quả kinh tế của

hệ thống sẽ cao lên và chi phí giá thành cho 1 kg bã khô sẽ giảm đáng kể

Kỹ thuật đốt trấu không khói nhằm dùng hết năng lượng thoát ra từ khói và nhờ

đó hạn chế ô nhiễm Các thành phần cháy sẽ phản ứng ngay trong lò để tổ hợp lại thành hơi nước và khí CO2 trong khi phóng thích ra lượng sức nóng rất lớn

Hiện nay công nghệ khí hóa sinh khối đang được ứng dụng rất phổ biến ở